抑制磁共振图像伪影算法的研究

论文摘要

磁共振成像技术以较高的时间分辨率、空间分辨率、无侵入式和无放射损伤等优点,已被广泛地应用于临床诊断。然而,由于成像技术的局限性、成像设备的缺陷、成像时患者的自主或非自主的运动等原因,在成像过程中不可避免的会出现伪影。这些伪影降低了图像的质量,影响了功能激活区域的检测,极大降低了图像的临床诊断价值。本文从图像域入手,对图像质量影响较大的EPI ghost伪影和运动伪影进行了研究。在研究了抑制EPI ghost伪影的奇、偶行分别重建法,凸集投影算法和二阶矩算法等基础上,提出了基于图像域的改进算法。通过对仿真数据和真实数据的仿真实验,证明了所提出的改进算法的有效性。对运动伪影,主要研究了抑制图像平面内刚体运动伪影的方法。对经典平移运动伪影的抑制算法作了改进,提出了基于POCS的刚性平移运动伪影抑制算法,并把频谱平移思想与POCS理论相结合,有效解决了原经典算法仅对抑制较小伪影有效的问题;利用模拟退火优化算法的高效、自适应全局寻优和全局收敛的特点,提出了基于模拟退火的抑制运动伪影的新方法,解决了凸集投影算法没有解决的收敛域难题;并引入蛇行算法和频谱平移理论,实现了目标区域的自动提取及能有效抑制由较大运动引起的伪影。仿真数据及真实数据的实验结果显示,本文所提出的方法能有效地抑制伪影,显著提高磁共振图像的质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究工作及创新点
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 磁共振成像原理及MRI 伪影的研究
• 2.1 磁共振成像技术
• 2.1.1 磁共振（MR）信号
• 2.1.2 二维傅立叶成像技术
• 2.2 MRI 伪影形成机理
• 2.2.1 EPI ghost 伪影
• 2.2.2 平移运动伪影
• 2.3 MRI 伪影抑制方法的研究现状
• 2.3.1 EPI ghost 伪影抑制方法
• 2.3.2 平移运动伪影抑制方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 EPI GHOST 伪影抑制算法的研究
• 3.1 基于图像域的EPI GHOST 伪影抑制算法
• 3.2 实验分析与讨论
• 3.2.1 无噪声实验
• 3.2.2 噪声实验
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于POCS 的MRI 运动伪影抑制算法的研究
• 4.1 基于POCS 的抑制运动伪影原理
• 4.2 基于POCS 的改进算法
• 4.3 仿真实验
• 4.3.1 无噪声实验
• 4.3.2 噪声实验
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于模拟退火的MRI 运动伪影抑制方法
• 5.1 SNAKE 算法原理
• 5.2 模拟退火算法原理
• 5.3 基于模拟退火算法的运动伪影抑制方法
• 5.3.1 ROI 的自动提取
• 5.3.2 模拟退火收敛准则
• 5.3.3 基于模拟退火的运动伪影抑制算法
• 5.4 仿真实验
• 5.4.1 无噪声实验
• 5.4.2 噪声实验
• 5.4.3 对比性实验
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文研究工作的总结
• 6.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文